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PLC可编程序控制器系统设计要求

1．**限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与相关部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

    2．在保证控制系统的安全、可靠的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便，满足控制要求。

    3．考虑到生产的发展，工艺的改进及系统扩充，在选择可编程控制器的CPU模板及I/O模板时，应适当留有余量。

1．确定系统运行方式与控制方式。PLC可构成各种各样的控制系统，如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时，要确定系统的构成形式。

    2．选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法属于其他课程的内容。

    3．PLC的选择。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I／O模块选择、电源模块选择等。

    4．分配I／0点，绘制I／0连接图，必要时还须设计控制台(柜)。

    5．设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件，是保证系统正常、安全、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

    6．编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I／0连接图、I／O地址分配表、控制软件。

国产中小型三相电动机型号的含义

 国产中小型三相电动机型号的系列为Y系列，是按国际电工委员会IEC标准设计生产的三相异步电动机，它是以电机中心高度为依据编制型号谱的，如

                             Y-200L2-6      

?

?中、小型三相异步电动机的机座号与定子铁心外径及中心高度的关系见表1和表2。

 

表1  小型异步三相电动机

  表2  中型异步三相电动机

  

 中、小型三相异步电动机的机座号与定子铁心外径及中心高度的关系见表1和表2。

2．额定功率

   额定功率是指在满载运行时三相电动机轴上所输出的额定机械功率，用表示，以千瓦（kW）或瓦（W）为单位。

3．额定电压

         额定电压是指接到电动机绕组上的线电压，用UN表示。三相电动机要求所接的电源电压值的变动一般不应超过额定电压的±5%。电压过高，电动机容易烧毁；电压过低，电动机难以启动，即使启动后电动机也可能带不动负载，容易烧坏。

4．额定电流

    额定电流是指三相电动机在额定电源电压下，输出额定功率时，流入定子绕组的线电流，用IN表示，以安（A）为单位。若超过额定电流过载运行，三相电动机就会过热乃至烧毁。

三相异步电动机的额定功率与其他额定数据之间有如下关系式

式中         ——额定功率因数

             ——额定效率

5．额定频率

    额定频率是指电动机所接的交流电源每秒钟内周期变化的次数，用fN表示。我国规定标准电源频率为50Hz。

6．额定转速

   额定转速表示三相电动机在额定工作情况下运行时每分钟的转速，用n_N表示，一般是略小于对应的同步转速n₁。如n₁=1 500r/min，则n_N =1 440r/min。

 7．绝缘等级

   绝缘等级是指三相电动机所采用的绝缘材料的耐热能力，它表明三相电动机允许的**高工作温度。三相电动机的绝缘等级和**高允许温度参见表8.1。

 8．定额

    定额是指三相电动机的运转状态，即允许连续使用的时间，分为连续、短时、周期断续三种。

1）连续

    连续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很长，电动机的温升可以达到稳态温升的工作方式

2）短时

    短时工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停机时间很长，使电动机的温升可以降到零的工作方式。

（3）周期断续

     周期断续工作状态是指电动机带额定负载运行时，运行时间很短，使电动机的温升达不到稳态温升；停止时间也很短，使电动机的温升降不到零，工作周期小于10min的工作方式。  

9．接法

    三相电动机定子绕组的连接方法有星形（Y）和三角形（△）两种。定子绕组的连接只能按规定方法连接，不能任意改变接法，否则会损坏三相电动机。

 10．防护等级

防护等级表示三相电动机外壳的防护等级，其中IP是防护等级标志符号，其后面的两位数字分别表示电机防固体和防水能力。数字越大，防护能力越强，如IP44中**位数字“4”表示电机能防止直径或厚度大于1毫米的固体进入电机内壳。第二位数字“4”表示能承受任何方向的溅水。

S7-200系列 PLC的数据存储器寻址

在S7-200PLC中所处理数据有三种，即常数、数据存贮器中的数据和数据对象中的数据。

1．常数及类型

    在S7-200的指令中可以使用字节、字、双字类型的常数，常数的类型可指定为十进制、

十六进制（6#7AB4）、二进制（2#10001100）或ASCII字符（‘SIMATIC’）。PLC不支持数据类型的处理和检查，因此在有些指令隐含规定字符类型的条件下，必须注意输入数据的格式。

2．数据存贮器的寻址

（1）数据地址的一般格式  数据地址一般由二个部分组成，格式为：Aal.a2。其中：A区域代码（I，Q，M，SM，V），al字节首址，a2位地址（0~7）。例如I10.1表示该数据在I存储区10号地址的第1位。

（2）数据类型符的使用  在使用以字节、字或双字类型的数据时，除非所用指令已隐含有规定的类型外，一般都应使用数据类型符来指明所取数据的类型。数据类型符共有三个，即B（字节），W（字）和D（双字），它的位置应紧跟在数据区域地址符后面。例如对变量存贮器有VBl00、VW100、VDl00。同一个地址，在使用不同的数据类型后，所取出数据占用的内存量是不同的。

3．数据对象的寻址

数据对象的地址基本格式为：An，其中A为该数据对象所在的区域地址。A共有6种：T（定时器），C（计数器），HC（高速计数器），AC（累加器），AIW（模拟量输入），AQW（模拟量输出）。

S7-200 CPU存储器范围和特性如表4-17所示。

表4-17  S7-200 CPU存储器范围和特性表

STEP7程序的使用简介

1 创建一个项目结构，项目就象一个文件夹，所有数据都以分层的结构存在于其中，任何时候你都可以使用。在创建一个项目之后，所有其他任务都在这个项目下执行。 

 

2 组态一个站，组态一个站就是指定你要使用的可编程控制器，例如S7300、S7400等。 

 

3 组态硬件，组态硬件就是在组态表中指定你的控制方案所要使用的模板以及在用户程序中以什么样的地址来访问这些模板，地址一般不用修改由程序自动生成。模板的特性也可以用参数进行赋值。 

 

4 组态网络和通讯连接，通讯的基础是预先组态网络，也就是要创建一个满足你的控制方案的子网，设置网络特性、设置网络连接特性以及任何联网的站所需要的连接。网络地址也是程序自动生成如果没有更改经验一定不要修改。 

 

5 定义符号，可以在符号表中定义局部或共享符号，在你的用户程序中用这些更具描述性的符号名替代**地址。符号的命名一般用字母编写不超过8个字节，**不要使用很长的汉字进行描述，否则对程序的执行有很大的影响。 

 

6 创建程序，用梯形图编程语言创建一个与模板相连结或与模板无关的程序并存储。创建程序是我们控制工程的重要工作之一，一般可以采用线形编程（基于一个块内，OB1）、分布编程（编写功能块FB,OB1组织调用）、结构化编程（编写通用块）。我们**常采用的是结构化编程和分布编程配合使用，很少采用线形编程。 

 

7 下载程序到可编程控制器，完成所有的组态、参数赋值和编程任务之后，可以下载整个用户程序到可编程控制器。在下载程序时可编程控制器必须在允许下载的工作模式下（STOP或RUN-P）, RUN-P模式表示，这个程序将一次下载一个块，如果重写一个旧的CPU程序就可能出现冲突，所以一般在下载前将CPU切换到STOP模式。  

独立型PLC的特点和结构

 独立型PLC又称外装型或通用型PLC。对数控机床而言，独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件结构和软件功能，能够独立完成规定的控制任务。采用独立型PLC的数控系统框图（如图1所示）。

 

                   图1    独立型PLC的CNC系统框图

独立型PLC具有如下特点

(1)独立型PLC具有CPU及其控制电路，系统程序存储器、用户程序存储器、输入／输出接口电路、与编程器等外部设备通信的接口和电源等基本功能结构(如图2所示)。

                 图2   独立型PLC功能结构

(2)独立型PLC一般采用积木式模块结构或插板式结构，各功能电路多做成独立的模块或印刷电路插板，具有安装方便、功能易于扩展和变更的优点。

(3)性能／价格比不如内装型PLC。

可编程控制器PLC系统程序、用户程序、编程语言

1、系统程序

系统程序是PLC赖以工作的基础，采用汇编语言编写，在PLC出厂时就已固化于ROM型系统程序存储器中。

系统程序分为系统监控程序和解释程序。

系统监控程序用于监视并控制PLC的工作，如诊断PLC系统工作是否正常，对PLC各模块的工作进行控制，与处设交换信息，根据用户的设定使PLC比处在编制用户程序状态或者处在运行用户程序状态等。

解释程序用于把用户程序解释成微处理器能够执行的程序。来自PLC之家。 

2、用户程序

用户程序又称为应用程序，是用户为完成某一特定   的控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序。 来自PLC之家。 

用户程序通过编程器输入到PLC的用户程序存储器中。 

3、编程语言

可编程控制器是通过程序对系统进行控制的，所以各种机型的PLC都有自己的编程语言。www.PLC100.com

PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、逻辑功能图、逻辑方程式等。下面介绍常用的梯形图和语句表编程语言。

网络的基本概念及通讯方式

一 网络的概念

通过线路互联起来的，自治的终端设备集合。

    将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。

网络按网络拓扑划分

总线型，星型，.环型，网状， 树状， 星环型，拓扑。

二 网络的发展过程

1．具有通信功能的单机系统。该系统称为终端，是早期计算机网络的主要形式，它是将一台计算机通信线路与若干个终端直接相连

2．具有通信功能的多机系统。在简单的“终端——通信线路——计算机”这样的单机系统中，主计算机负担较重，既要进行数据处理，又要承担通信功能。

3．以共享资源为主要目的的计算机网络。既利用通信线路将多台终端设备连接起来，实现设备与设备之间的通信。

4．局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶段。局域网是继远程网之后发展起来的小型终端设备网络，它继承了远程网的分组交换技术和计算机的I/O总线结构技术。并具有结构简单、经济实用、功能强大、方便灵活等特点。是随着微型计算机的广泛应用而发展起来的。

三 通信方式

F      单工通信（simplex），

F      半双工通信（Half-duplex）

F      全双工通信（Full-duplex）

X6132铣床常见电气故障原因分析

1．故障现象：主轴电动机M1不能起动，分析原因。
原因分析：
如果转换开关SA2在断开位置。则故障原因为：
①SQ6、SB1、SB2、SB5、SB6、KT延时触点任一个接触不良或者回路断路。
②热继电器FR1、FR2动作后没有复位导致它们的常闭触点不能导通。
③接触器KM1线圈断路。
2．故障现象：主轴电动机不能变速冲动或冲动时间过长，分析原因。
原因分析：
①SQ6-1触点或者时间继电器KT的触点接触不良。
②冲动时间过长的原因是时间继电器KT的延时太长。
3．故障现象：工作台各个方向都不能进给
原因分析：
①KM1的辅助触点KM1（6-9）接触不良。
②热继电器FR3动作后没有复位。
4．故障现象：进给不能变速冲动
原因分析： 如果工作台能正常各个方向进给，那么故障可能的原因是SQ5-1常开触点坏。
5．故障现象：工作台能够左、右和前、下运动而不能后、上运动
原因分析：由于工作台能左右运动，所以SQ1、SQ2没有故障；由于工作台能够向前、向下运动，所以SQ7、SQ8、SQ3没有故障，所以故障的可能原因是SQ4行程开关的常开触点SQ4-1接触不良。
6．故障现象：工作台能够左、右和前、后运动而不能上、下运动
原因分析：由于工作台能左右运动，所以SQ1、SQ2没有故障；由于工作台能前后运动，所以SQ3、SQ4、SQ7、YC4没有故障，因此故障可能的原因是SQ8常开触点接触不良或YC5线圈坏。
7．故障现象：工作台不能**移动
原因分析：如果工作台能够正常进给，那么故障可能的原因是SB3或SB4、KM4常开触点，YC3线圈坏。

PLC容量的选择步骤与原则

 PLC的容量包括I／O点数和用户存储容量两个方面。

(一)I／O点数的选择

PLC平均的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点**少，但必须留有一定的裕量。

通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。

 (二) 存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25％之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I／O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30％的裕量。

存储容量（字节）＝开关量I／O点数×10 ＋ 模拟量I／O通道数×100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

SIMATIC S7-200 CPU22x系列PLC占用输入/输出端子

1. 高速计数器占用输入端子

CPU224有六个高速计数器，其占用的输入端子如表1所示。

表1 高速计数器占用的输入端子

高速计数器	使用的输入端子
HSC0	I0.0, I0.1, I0.2
HSC1	I0.6, I0.7, I1.0, I1.1
HSC2	I1.2, I1.3, I1.4, I1.5
HSC3	I0.1
HSC4	I0.3, I0.4, I0.5
HSC5	I0.4

各高速计数器不同的输入端有专用的功能，如：时钟脉冲端、方向控制端、复位端、起动端。

注意：同一个输入端不能用于两种不同的功能。但是高速计数器当前模式未使用的输入端均可用于其他用途，如作为中断输入端或作为数字量输入端。例如，如果在模式2中使用高速计数器HSC0，模式2使用I0.0和I0.2，则I0.1可用于边缘中断或用于HSC3。

2. 高速脉冲输出占用的输出端子

S7-200有PTO、PWM两台高速脉冲发生器。 PTO脉冲串功能可输出指定个数、指定周期的方波脉冲（占空比50%）；PWM功能可输出脉宽变化的脉冲信号，用户可以指定脉冲的周期和脉冲的宽度。若一台发生器指定给数字输出点Q0.0，另一台发生器则指定给数字输出点Q0.1。当PTO、PWM发生器控制输出时，将禁止输出点Q0.0、Q0.1的正常使用；当不使用PTO、PWM高速脉冲发生器时，输出点Q0.0、Q0.1恢复正常的使用，即由输出映像寄存器决定其输出状态。

西门子PLC表取数指令简介

从数据表中取数有**先出（FIFO）和后进先出（LIFO）两种。执行表取数指令后，实际填表数EC值自动减1。

**先出指令（FIFO）：移出表格（TBL）中的**个数（数据0），并将该数值移至DATA指定存储单元，表格中的其他数据依次向上移动一个位置。

后进先出指令（LIFO）：将表格（TBL）中的**后一个数据移至输出端DATA指定的存储单元，表格中的其他数据位置不变。

表取数指令格式如表1所示。 

 

表1表取数指令格式

LAD
STL	FIFO  TBL，DATA	LIFO  TBL，DATA
说明	输入端TBL为数据表的首地址，输出端DATA为存放取出数值的存储单元
操作数及数据类型	TBL：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, *VD, *LD, *AC。数据类型：字。 DATA：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AC, T, C, AQW, *VD, *LD, *AC。 数据类型：整数。

使ENO = 0的错误条件：0006（间接地址），0091（操作数超出范围），SM1.5（空表）SM4.3（运行时间）。

对特殊标志位的影响：SM1.5（试图从空表中取数，SM1.5=1）。